数控机床几何误差相关性分析方法研究

为提高数控机床的精度,降低装配、制造过程产生的几何误差的影响,基于多体系统理论建立几何误差模型,在误差相关性分析的基础上,提出了一种辨识关键性几何误差元素的方法。首先,基于多体系统理论及齐次坐标变换方法建立了三轴数控机床几何误差模型,构建了几何误差元素相关性分析模型。其次,采用拉丁超立方抽样方法在整个参数空间内抽样,有效避免了单因素分析的缺陷。最后,通过计算拉丁立方抽样确定的误差元素引起的空间几何误差,进行相关性分析并辨识影响机床精度的关键几何误差元素。误差补偿后的圆测试对比结果表明,该方法可判别影响数控机床空间精度的重要误差元素,并能够定量辨识误差元素对几何误差向量的作用效果,可为机床误差补偿及精度分配提供重要的理论参考。     

基于多体理论的数控机床精度逆设计方法

为使机床精度设计有定量的理论数值供参考,依据线性空间集合与映射的数学理论,以多体系统误差建模理论为基础,建立了机床几何误差综合作用时的产品加工质量近似模型。运用蒙特卡罗法对满足加工精度要求的产品进行关键参数数据抽样,从而依据近似模型逆向推导数控机床各轴几何精度。以螺旋锥齿轮铣齿机各轴精度逆设计为例,近似模型以显式的方式揭示了机床几何误差和齿面加工误差间的定量关系,可有效地依据齿轮精度要求逆向推导机床各轴几何精度。     

基于EFAST的三轴立式加工中心几何误差敏感性分析

为了正确识别和判定机床关键几何误差元素对机床精度设计的影响,提出一种基于指数积（Product of exponential, POE）旋量理论和拓展傅里叶幅度检验 (Extended Fourier amplitude sensitivity test, EFAST)的机床关键几何误差元素识别方法。首先,基于POE旋量理论建立机床几何误差模型,得到机床几何误差元素与机床空间误差之间的关联函数;其次,采用EFAST全局敏感性分析方法分析和量化误差敏感性,识别关键几何误差元素和强耦合几何误差元素;最后,在具有开放式数控系统Carver800T型三轴立式加工中心上进行基于全局敏感性分析的误差补偿试验,在制定补偿策略时,利用建立的方差和敏感度系数之间的定量关系来补偿机床几何误差的随机特性。结果表明,误差补偿后机床精度得到明显提高,沿X轴、Y轴和Z轴方向的平均补偿率分别达到60%、66%和74%,验证了本文方法的可行性、准确性和有效性。     

基于微分变化构造法的数控机床几何误差补偿方法

为了使得机床误差建模与补偿过程紧密联系,同时避免雅可比矩阵繁琐的计算,提出一种基于微分变化构造法的机床几何误差补偿方法。根据坐标系微分变化矩阵建立机床几何误差模型。基于机床正向运动链顺序建立各个运动轴微分变化矩阵,结合各个运动轴几何误差对应的微分运动矢量计算得到运动轴几何误差对刀具精度影响,相加得到刀具坐标下的综合微分变化矩阵,通过机床正向运动学模型将刀具综合误差转换到工作台坐标系下得到机床刀具位置误差。采用微分变化构造法提取各个运动轴微分变化矩阵相应子矩阵构造得到机床雅可比矩阵,计算刀具坐标系综合误差对应运动轴补偿量得到机床补偿加工代码,微分变化构造法无需额外计算,且重新使用建模过程建立的矩阵。在北京精雕Carver800T加工中心进行实验,补偿后工件总误差降低了30%左右,验证了基于微分变化构造法的几何误差补偿方法的有效性。     

数控机床误差补偿技术的研究

数控机床误差动态综合补偿已列入国家科技重大专项"高档数控机床与基础制造装备"表明我国政府对数控机床误差动态综合补偿技术的高度重视。文章主要从几何误差、热误差、切削力误差三个方面研究数控机床误差补偿技术,进一步提高数控机床加工精度,提高我国的机床及制造装备技术水平,增大国产机床在市场中的份额     

数控加工中心空间误差场建模与仿真软件设计

针对数控加工中心中存在影响加工精度的几何误差问题,进行了空间几何误差场建模分析并设计了一种通用的空间误差场仿真分析软件。首先,基于多体系统理论对几何误差元素进行了分析,根据加工中心拓扑结构建立了空间误差场模型,模型与加工中心的工件链和刀具链中的运动轴类型和位置密切相关。为了方便分析不同类型加工中心的误差场,基于Visual Studio平台设计了三轴数控加工中心通用的空间误差场仿真软件,可实现加工中心误差场的可视化,同时可针对工件的加工代码生成补偿后加工代码,有利于加工中心的结构设计和后续误差补偿。最后将误差场仿真软件应用到Carver800T型立式加工中心。结合测量得到的误差项数据对加工中心工作空间误差场进行分析,得到工作空间误差分布曲线以及整个工作空间的误差场分布,同时得到工件补偿加工代码,为该加工中心的精度提高和误差补偿提供了依据。     

我国数控机床几何误差的补偿分析

文章对数控机床几何误差产生的原因作了比较详细的分析,将系统误差的补偿方法进行了归纳,并在此基础上阐述了各类误差补偿方法的应用场合,为进一步实现机床精度的软升级打下基础。     

浅析影响机械加工精度的主要因素

加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程度。通常情况下,吻合的程度越高,则表示加工精度越高,实际加工不可能做得与理想零件完全一致,总会有大小不同的偏差。零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度,称为加工误差。在加工过程中由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统（简称工艺系统）会有各种各样的误差产生,这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式（或扩大、或缩小）反映为工件的加工误差。     

用V形块做定位元件的定位误差分析

定位误差分析计算是机床央具设计与制造过程中的难点之一，而定位基准的正确选择及合理应用是提高加工工件制造精度的重要途径。在夹具设计中，V型块是常用的定位元件．根据所加工零件的具体要求．采用不同定位方式会产生不同的定位误差，从而直接影响到加工精度。现就本公司生产收割机过程中一专用零件的加工制造进行定价误等的分析计算。图三所示，零件加工偏心孔．采用V型块外圆定位是常用的方法，其具体定位如图2所示的三种。偏，0孔左或右水平放置时，定位误差相同，现以右置为例分析计算。已知V型决a—90”，由于工件是以外圆柱面定…     

6自由度微传动平台位姿误差分析与精度补偿

为了提高微传动平台的定位精度,对几何误差进行了分析。利用微分关系构造微传动平台输出位姿误差与各结构参数几何误差之间的映射关系,引入误差权重系数,分析了各结构参数对微传动平台定位精度的影响,建立了微传动平台的精度补偿模型。利用Matlab对微传动平台的定位精度进行计算仿真,搭建实验平台进行实验测试,仿真和实验结果表明,基于权重系数法建立的误差模型合理,并且通过建立的精度补偿模型,微动平台的定位误差从补偿前的20%~30%下降到了补偿后的10%~15%,使微传动平台的定位精度获得了较大提高。     

串联机器人多模式标定与刚柔耦合误差补偿方法研究

工业串联机器人有着较大的几何误差,还存在着不可忽视的非几何误差,使其在高精度领域的应用受限。本文建立了一种包含几何与柔性误差的完整刚柔耦合位置误差模型,并采用基于预测残差和加权递推平均滤波算法改进的Levenberg-Marquardt算法(M-LMA)辨识耦合误差参数。为了提高测量过程的效率及可靠性,结合测量设备的检测特性与末端执行器的几何特性两种外部约束,提出了一种基于线性递减权重的粒子群算法(LDW-PSOA)的测量位姿智能选取方法。重点提出了一种局部精补偿方法,其可与标定或者全局补偿同时使用,也可直接单独使用。同时,根据机器人自身特性及加工需求,提出了一种基于预测精度与参数数量的模型择优方法,并且制定了一种多模式精度提高策略。此外,将本文所建立的模型及提出的算法集成于Matlab开发平台,实现GUI交互系统。实验结果表明,本文提出的精度提高策略不仅能以多种方式实现机器人高精度定位的性能,且具有高效可靠的测量过程。     

镗床电气控制系统数字化改造

镗床是机械加工中常用的一种机床设备.普通镗床控制系统中由于没有误差补偿功能,所以只能靠本身精度来保证加工零件精度.对普通镗床进行控制系统的数字化改造是一种提高机床精度、改善控制过程的有效方法.     

考虑镗床几何误差的孔间坐标尺寸换算

本文给出了考虑镗床主轴箱垂直移动与工作台水平横向移动间的角度误差时,孔间坐标尺寸和公差的分析、换算的方法。这一方法的优点是避免了传统换算方法不考虑机床几何误差使坐标计算精度低,从而造成箱体加工废品的缺点,对指导生产具有良好的使用价值。     

数控机床误差测量、建模及网络群控实时补偿系统研究

随着科学技术水平的提高,数控机床的系统应用要求也在提高,通过误差补偿技术的科学应用,能提高数控机床加工的整体精度。本文主要对数控机床误差的测量以及建模加以阐述,然后对数控机床网络群控实时补偿系统工作的流程以及补偿实验进行探究,希望能在此次的理论研究下,对数控机床的补偿系统的应用发挥起到促进作用。     

基于切比雪夫多项式的数控机床几何误差参数化建模

为了快速精确地建立机床几何误差项数学模型,提出了一种基于切比雪夫多项式的参数化建模方法。首先针对测量得到的机床基本几何项数据,将机床相应运动轴进给量转化为切比雪夫变量。其次将切比雪夫变量代入不同阶次的切比雪夫多项式得到相应的值。然后根据切比雪夫基函数值和切比雪夫变量用多元线性回归方法获得相应的系数,得到关于切比雪夫基函数的数学模型。最后将运动轴进给量与切比雪夫变量之间的转化关系代入得到基本几何误差项的数学模型。建模过程简单且易程序化,切比雪夫多项式的高逼近精度使得建立的模型精度高。将所有几何误差项参数化模型代入机床几何误差模型综合数学模型,从而可得到机床工作空间几何误差场分布。以MV-5A三轴立式加工中心为例,将各个几何误差项参数化模型代入机床几何误差模型中得到该机床综合几何误差数学模型,进而得到该机床工作空间几何误差场分布,为机床设计和误差补偿提供了理论依据。     

考虑镗床几何误差的孔间坐标尺寸换算

本文给出了考虑镗床主轴箱垂直移动与工作台水平横向移动间的角度误差时，孔间坐标尺寸和公差的分析、换算的方法。这一方法的优点是避免了传统换算方法不考虑机床几何误差使坐标计算精度低，从而造成箱体加工废品的缺点，对指导生产具有良好的使用价值。     

数控机床反向间隙和定位精度的检测与补偿研究

指出影响位置精度的2个重要因素分别是反向间隙和定位精度,通过对它们所产生的主要原因进行分析,提出在生产中的检测办法和相应补偿措施,从而保证机床精度,确保零件的加工精度要求。     

基于张量理论的数控机床误差补偿模型

为了进一步提高数控机床多体运动学误差模型的精度,提出了基于张量理论的机床误差补偿模型。首先面向数控系统列表插值补偿方式,提出了应用张量理论设定基础阶、扩展阶和误差阶来建立机床误差张量模型。然后,提出了采用设定机床信息、建立张量模型及设定检测参数3个流程实施误差补偿,并通过多元回归分析提出了采用4阶多项式拟合机床空间误差。最后,以某重型车铣复合机床实验为例,提出了分轴步进对角线法下的张量误差模型,采用球杆仪进行了圆度误差检测实验,结果表明该方法能够有效地提高机床精度,比多体运动学误差模型的补偿效果更优。     

用误差补偿法提高齿轮加工精度

滚切齿轮的加工误差主要来源于机床－刀具－工件系统的周期性误差，采用齿坯安装时使其偏心方向与机床分度蜗轮安装偏心方向相反的误差补偿法，可以有效地减少齿距误差，提高齿轮加工精度。     

用误差补偿法提高齿轮加工精度

滚切齿轮的加工误差主要来源于机床－刀具－工件系统的周期性误差，采用齿坯安装时使其偏心方向与机床分度蜗轮安装偏心方向相反的误差补偿法，可以有效地减少齿距误差，提高齿轮加工精度。